PNAS：对照和癫痫条件下海马代谢的时空异质性| 脑科学顶刊导读95期

期刊：PNAS

作者：Sybil

特定的代谢通路是否会在特定任务下在不同脑区被优选募集？如果根据给定的结构-功能关系定制能量的产生，是否能量的产生会伴随着功能状态的变化？能量的产生，特别是氧化磷酸化和有氧糖酵解的各自贡献，在一天中的对照和癫痫发作中是否会有所不同？针对这三个问题，本文研究者选择了海马脑区在癫痫状态下的能量代谢情况作为研究对象。背侧海马部分参与空间学习和记忆过程，腹侧海马则涉及动机和情绪行为，而这些功能是具有昼夜节律调节的，特别是位置细胞特性和长期突触可塑性以及记忆和学习过程。

此外，癫痫病的不同类型与大量的代谢和生物能改变有关。本研究结果显示能量的产生（糖酵解与氧化磷酸化作用）在对照小鼠体内以昼夜节律的方式沿背腹轴变化，而这一规律在诱发癫痫状态中有所改变。因此，也许可以根据海马亚区所执行的功能和一天中的时间来定向控制能量的产生，而在癫痫状态下的变化可能会导致癫痫发作和认知缺陷。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33692123/

期刊：Molecular Psychiatry

https://www.nature.com/articles/s41380-021-01046-9

期刊：Brain

作者：Chole Fu

图1 基于努力决策为回报的漂移扩散模型

我们收集了82名MRI显示存在脑小血管病的患者，进行行为范式测试，并接受扩散加权磁共振成像检测。基于努力的决策任务包括在执行不同程度的体力任务之后是否接受或拒绝金钱奖励。选择的结果和响应时间被整合进一个漂移扩散模型（图1），接受或拒绝的决策看为接近决策边界的随机过程，并以漂移率作为评估指标。在解释抑郁症时，基于纤维束的空间统计被用于评估白质纤维完整性和淡漠症状间的关系。

整体而言，淡漠患者在决策任务中表现出较少的努力输出。值得注意的是，淡漠患者不但对低奖励表现出较低的反应，他们也不愿意在大体力的输出上做出努力。淡漠患者中被观察到白质完整度的显著降低，但在抑郁症患者中未被发现。在健康人群的研究发现，这些受累的通路连接的脑区与决策过程相关(图2)。决策参数的漂移率与淡漠症状和白质束的改变呈显著相关性。这表明淡漠相关的脑和行为的改变均与这个参数相关。在另一方面，抑郁症与决策边界的增加有关，这与在做出决定之前需要增加证据数量相一致。

本研究结果表明，淡漠患者在基于努力的决策过程中出现异常，并强调了淡漠和抑郁症状在脑小血管疾病中基本机制存在差异性。本研究为未来的治疗干预提供了清晰的潜在脑和行为学的靶点，同时模型参数能被用来衡量行为水平的治疗疗效。

https://doi.org/10.1093/brain/awab013

期刊：Brain

作者：Chole Fu

卒中后认知和语言损伤的治疗方式有限。通用领域脑网络（例如，额顶网络）对卒中后的恢复起着重要作用，并且应用功能核磁共振（fMRI）能找到剩余的功能网络，则有潜力产生引导患者功能恢复的生物标记物。然而，这种方法具有挑战性，例如在实时扫描时，获得详细的特征需要测试患者测试大量的认知任务，这会导致实验过程特别长。因此，在目前的临床影像的实验研究中，都是基于患者进行有限的认知任务，进而揭示整个队列的有效影像生物标记物。

为了使用多个认知任务在患者个体水平快速刻画剩余网络活动的特征，先进的任务态fMRI生物标记物的发现需要经过范式的转换。本研究通过利用神经适应的贝叶斯最优化法克服了以上困难。贝叶斯最优化是一个种结合实时fMRI和机器学习的方法：通过智能地在众多任务中搜寻，快速地找出剩余通用领域功能的患者特异性信息。

我们使用这个方法在一个横断面研究中，测试了11例左侧半球卒中伴有慢性失语的患者和14名年龄匹配的健康受试者。为了评估在被试间获得的功能信息的可靠性，每个被试分别进行2次独立测试，所用算法被完全重新初始化。我们的结果表明上述技术兼具可行性和稳健性，能产生可靠的患者特异性的功能信息。结果展示的组水平结果不能代表患者特异性的结果：对照组具有很相似的个体信息；而患者组则表现出网络异常的异质结果，并且与行为表现相关。

总之，我们的研究强调了超越传统的通用方法的重要性，传统方法将所有患者放在一个组里使用同一种任务进行研究是不合理的。我们的方法可以扩展到其他脑网络，并能和脑刺激或其他治疗方法相结合，从而为大量神经和精神疾病的精准治疗开辟了新道路。

https://doi.org/10.1093/brain/awab109

期刊：Brain

作者：Chole Fu